Энтузиасты опубликовали первые фотографии кристаллов процессоров Intel Core Ultra (Meteor Lake), позволяющие оценить всю сложность структуры этих чипов, состоящих из четырёх кристаллов от разных производителей, да ещё и изготовленных по разным техпроцессам.

Источник изображения: Wccftech

Фотографиями кристаллов Core Ultra поделился пользователь X с ником HXL (@9559pro), сообщает портал Wccftech. Как известно, Meteor Lake являются первыми массовыми потребительскими процессорами Intel, в которых используется не монолитная, а чиплетная структура, подразумевающая использование комбинации различных плиток (тайлов) разных размеров, от разных производителей и создающихся с использованием разных технологических процессов производства. В составе процессоров Core Ultra применяются четыре чиплета: вычислительный чиплет CPU, графический чиплет iGPU, вспомогательный чиплет SoC (с новым ИИ-движком NPU и т.д.), а также чиплет ввода-вывода I/O Die.

Источник изображения: Intel

Основной вычислительный чиплет CPU производится на основе техпроцесса Intel 4 (7 нм с применением глубокого ультрафиолета), остальные — с использованием разных техпроцессов компании TSMC. Например, чиплет SoC и чиплет I/O выпускаются с использованием техпроцесса TSMC N6 (6 нм). А чиплет встроенной графики (iGPU), являющийся одним из основных компонентов новых процессоров, производится с использованием 5-нм техпроцесса TSMC. Сама Intel называет процессоры Meteor Lake «первым шагом в чиплетную экосистему в клиентском сегменте».

Снимок всех кристаллов процессора Meteor Lake, собранных в единую конструкцию. Источник изображений: HXL (@9559pro)

Снимок выше был получен при съёмке процессора Meteor Lake с конфигурацией ядер 2+8+2, в котором имеются два производительных P-ядра Redwood Cove, восемь энергоэффективных E-ядер Crestmont и два дополнительных маломощных LP E-ядра (Low Power Efficiency). Эти маломощные ядра используют всё ту же архитектуру Crestmont, как и стандартные энергоэффективные ядра, но располагаются в кристалле SoC. Два производительных P-ядра и восемь энергоэффективных E-ядре расположены внутри вычислительного чиплета CPU. Ниже на фотографии чиплета CPU можно отметить два больших P-ядра и восемь малых E-ядер расположенных под ними.

Вычислительный чиплет (CPU) процессоров Intel Meteor Lake

Большие блоки в центре изображения выше — это кеш-память. В случае данной конфигурации процессора общий объём унифицированной кеш-памяти Smart Cache составляет 12 Мбайт. На два P-ядра Redwood Cove также приходятся по 2 Мбайт кеш-памяти L2. А на каждый кластер из четырёх E-ядер Crestmont выделено по 4 Мбайт кеш-памяти L2.

Чиплет iGPU процессоров Intel Meteor Lake

В данном случае используется чиплет с четырьмя ядрами Xe на архитектуре Arc Alchemist (Xe-LPG). Однако наиболее «загруженными» являются чиплеты SoC и I/O Die (их фото ниже). Именно здесь находятся всевозможные контроллеры (ОЗУ, ПЗУ, PCIe и других интерфейсов), нейродвижок NPU для ИИ-задач. В составе SoC присутствует так называемый «остров низкого энергопотребления» (Low Power Island) с двумя LP E-ядрами и многое другое.

Чиплет SoC процессоров Meteor Lake

Чиплет I/O Die процессоров Meteor Lake

По оценке энтузиастов OneRaichu и Andreas Schilling, площадь вычислительного чиплета CPU процессоров Meteor Lake составляет около 69,67 мм² (8,72 × 7,99 мм), площадь чиплета SoC — около 100,15 мм² (10,85 × 9,23 мм), площадь чиплета iGPU составляет около 44,25 мм² (10,22 × 4,33 мм), а площадь чиплета I/O Die — около 27,42 мм² (9,20 × 2,98 мм). Для сравнения, кристалл CCD с восемью ядрами Zen 4 и 32 Мбайт кеш-памяти L3 у процессоров AMD Ryzen 7000 имеет площадь 66,3 мм², что примерно на 5 % меньше, чем площадь CPU-чиплета Meteor Lake.

Информатор HXL поделился фотографией предполагаемого кристалла мобильного гибридного процессора AMD Phoenix 2, в состав которого входят большие ядра Zen 4, а также вспомогательные ядра общего назначения Zen 4с. Ожидается, что Phoenix 2 в иерархии процессоров AMD будет находиться ниже основной линейки процессоров Ryzen Phoenix.

Источник изображения: @9550pro / X

На предоставленном снимке отчётливо виден большой блок кеш-памяти L3 (выделен зелёным цветом в левой части фото), два высокопроизводительных ядра Zen 4 (под кешем L3), четыре малых ядра Zen 4c (три выше кеш-памяти L3, одно рядом с ядрами Zen 4), а также большой блок встроенного ГП (на правой стороне фото). В верхней части кристалла расположены интерфейсы DDR5/LPDDR5 PHY, в нижней и левой части APU расположились интерфейсы PCIe, USB и других физических разъёмов.

Оригинальные процессоры AMD Ryzen 7040 (Phoenix) предлагают восемь высокопроизводительных ядер Zen 4. Phoenix 2 имеет только шесть ядер — два больших Zen 4 и четыре энергоэффективных Zen 4c, что позволило сократить общую площадь кристалла. Это намекает на то, что Phoenix 2 будут использоваться в недорогих моделях ноутбуков. Что ещё AMD отрезала от процессора, чтобы сделать его более доступным — неизвестно. Узнаем на момент анонса указанных чипов.

Предполагается, что первые гибридные процессоры AMD с разными ядрами должны составить конкуренцию младшим моделям процессоров Intel Alder Lake и Raptor Lake в сегменте ноутбуков. Комбинируя высокопроизводительные и энергоэффективные ядра, компания может добиться ранее недостижимых показателей энергоэффективности своих процессоров.

Анонс Phoenix 2 ожидался в этом году. Однако по состоянию на сентябрь официальных данных о них по-прежнему нет. Возможно, компания решила сделать их частью будущей серии процессоров Ryzen 8000, которая ожидается в 2024 году. В таком случае им придётся конкурировать с младшими моделями Intel Meteor Lake.

Учёные Калифорнийского университета в Санта-Барбаре пропустили мощный луч света через два химических соединения и открыли экзотический материал из субатомных квазичастиц. Новый материал они назвали «бозонным коррелированным изолятором» — это высокоупорядоченный кристалл из экситонов, которые относятся к субатомным квазичастицам. И он представляет собой новое состояние вещества.

Формирование кристалла электронами и «дырками» — художественная иллюстрация. Источник изображения: ucsb.edu

Субатомные частицы можно разделить на фермионы и бозоны. Они отличаются друг от друга спином и особенностями взаимодействия. Фермионы, а это, например, кварки и электроны, рассматриваются как строительные блоки материи — из них образуются атомы, а частицы эти характеризуются полуцелым спином. Бозоны же являются переносчиками взаимодействия — к ним, в частности, относятся фотоны — и считаются своего рода клеем Вселенной, поскольку связывают воедино фундаментальные силы природы. Эти частицы имеют целые спины; несколько бозонов могут находиться в одной и той же точке пространства одновременно, тогда как фермионы собираться вместе «не любят».

При этом известен случай, когда два фермиона образуют бозон. Если отрицательно заряженный электрон образует связь с положительно заряженной «дыркой» (квазичастицей), то вместе они формируют бозонную квазичастицу, называемую экситоном. Американские учёные решили изучить взаимодействие экситонов, наложив решётку дисульфида вольфрама на аналогичную решётку диселенида вольфрама и образовав узор, который называется муаром. Далее на обе решётки учёные направили сильный луч света, из-за чего экситоны начали активно сталкиваться и образовали новую кристаллическую материю с нейтральным зарядом — бозонный коррелированный изолятор.

Исследователи отметили, что это новое состояние вещества впервые было создано в системе «реальной» материи, а не синтетической системе, что даёт ключи к новому пониманию поведения бозонов. И прокладывает пути к созданию бозонных материалов нового типа.

Intel в рамках мероприятия IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2022 поделилась достижениями в области разработки и производства чипов, которые нужны для «поддержания закона Мура на пути к созданию чипа с триллионом транзисторов в следующем десятилетии». В частности, Intel рассказала о разработке новой 3D-упаковки, инновационных материалах для увеличения плотности транзисторов и свежих решениях для улучшения энергоэффективности и памяти в высокопроизводительных вычислениях.

«Спустя 75 лет с момента изобретения транзистора заложенные в основу закона Мура инновации продолжают удовлетворять экспоненциально растущий мировой спрос на компьютеры. На выставке IEDM 2022 Intel демонстрирует как перспективные, так и конкретные исследовательские достижения, необходимые для того, чтобы преодолеть существующие и будущие барьеры, удовлетворить ненасытный спрос и сохранить закон Мура в силе на долгие годы», — сказал Гэри Паттон (Gary Patton), вице-президент Intel и генеральный менеджер по исследованиям и проектированию компонентов.

На выставке IEDM 2022 исследовательская группа Intel по компонентам продемонстрировала свою приверженность инновациям в трех ключевых областях для соблюдения закона Мура. Исследователи подразделения Intel Components Research Group нашли новые материалы и технологии, которые «стирают грань между упаковкой и кристаллом», что позволит компании объединить на одной подложке триллион транзисторов.

Во-первых, сделать один кристалл с триллионом транзисторов крайне сложно, поэтому куда практичнее будет объединять несколько кристаллов (чиплетов) на подложке, но для этого нужны инновационные технологии упаковки. Как отмечено в пресс-релизе, Intel готова предложить технологию 3D-упаковки чипов с «10-кратный прирост плотности», по сравнению с теми решениями, что компания представляла на IEDM 2021.

Также компания отметила, что масштабирование гибридной упаковки до уровня в 3 мкм «обеспечит такую же плотность и пропускную способность, как и в монолитных чипах вроде однокристальных платформ». Другими словами, Intel попытается сделать так, чтобы не было разницы между монолитным чипом и набором из нескольких кристаллов.

Во-вторых, Intel ищет сверхтонкие «двухмерные» материалы, чтобы разместить больше транзисторов на одном чипе. Intel продемонстрировала многослойную структуру из нанолистов с транзисторами с окружающим затвором (GAA), которые выполнены из «двумерного» материала толщиной всего 3 атома. Также Intel показала почти идеальное переключение транзисторов на структуре с двойным затвором при комнатной температуре с низким током утечки. Это два ключевых прорыва, необходимых для объединения GAA-транзисторов и преодоления фундаментальных ограничений кремниевых кристаллов.

Исследователи также представили первый всесторонний анализ топологий электрических контактов для 2D-материалов, который поможет проложить путь к высокопроизводительным и масштабируемым транзисторным каналам.

В-третьих, Intel предлагает новые возможности для повышения энергоэффективности и улучшения памяти в области высокопроизводительных вычислений. Чтобы более эффективно использовать площадь чипа, Intel пересматривает масштабирование, разрабатывая память, которую можно размещать вертикально над транзисторами — чем-то напоминает AMD 3D V-Cache, но технология Intel разительно отличается, ведь она предлагает реализовать многослойность в рамках одного кристалла. Intel отметила, что впервые в отрасли продемонстрировала многослойные сегнетоэлектрические конденсаторы, которые соответствуют производительности обычных сегнетоэлектрическим конденсаторам и могут использоваться для построения FeRAM над логическим кристаллом.

Ещё Intel показала «первую в отрасли модель уровня устройства, которая фиксирует смешанные фазы и дефекты для улучшенных ферроэлектрических устройств на основе гафния», и это указывает на «значительный прогресс Intel в поддержке отраслевых инструментов для разработки новых запоминающих устройств и ферроэлектрических транзисторов».

Ещё Intel рассказала, что прокладывает путь к массовому производству силовой электроники на основе GaN-транзисторов на базе 300-мм пластин (GaN-на-кремнии). Сообщается, что это «обеспечит 20-кратный выигрыш по сравнению с уже применяемыми GaN-технологиями и устанавливает отраслевой рекорд качества для высокопроизводительной подачи энергии».

Ещё Intel похвасталась прорывами в сфере сверхэнергоэффективных технологий. В частности, компания рассказала, что создала транзисторы, которые «ничего не забывают, сохраняя данные даже при отключении питания». «Исследователи Intel уже преодолели два из трех барьеров, мешающих технологии стать полностью жизнеспособной и работоспособной при комнатной температуре», — говорит пресс-релиз.

Наконец, то есть, в-четвёртых, Intel отметила, что продолжает внедрять новые концепции, предлагая лучшие кубиты для квантовых вычислений. Исследователи Intel работают над поиском лучших способов хранения квантовой информации, собирая различные данные о том, как окружающая среда влияет на квантовые данные, хранимые тем или иным способом.